CN106343974A - 用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法，该装置包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、ADC放大芯片和单片机。第一差分运放器将第一微信号和第二微信号进行差分运算放大得到第一差分信号。第二差分放大器从将第三微信号和第四微信号进行差分运算放大得到第二差分信号。第三差分放大器将第一差分信号和第二差分信号进行差分运算并放大得到测量特征信号。ADC放大芯片将测量特征信号进行信号放大后输出至单片机。第一差分放大器的温度系数和第三差分放大器的温度系数的乘积与放大电路芯片的温度系数大小相等且符号相反。本发明能够消除测量电路产生的温度漂移对微信号的干扰，提高测量微信号的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及信号测量的技术领域，尤其涉及一种用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法。
背景技术
微信号的放大是信号测量和计量的基础，对于50mV以内的微小信号，无法直接用于AD采样等芯片，必须通过放大电路将信号放大后才能测量出来。微信号测量往往是信号测量中的难点，50mV以内的微小信号很难被信号测量电路检测得到。一般地，生物传感器(例如体征监测生物传感器中的血糖、体温、心率生物传感器等)输出的生物电信号都比较微弱，由于被测生物电信号很弱，因此必须通过放大电路将被测生物电信号放大后才能测量出来。现有信号测量设备中的放大电路对微弱信号进行放大时，放大电路往往会产生温度漂移现象而造成较强的信号干扰，导致微弱的生物电信号则会被淹没在干扰信号之中，因此导致造成微弱的被测生物电信号的测量结果不准确，甚至无法测量出微弱的被测生物电信号。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法，旨在解决在测量微弱信号时因放大电路产生的温度漂移而造成测量结果不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于测量微信号的温度漂移补偿装置，该装置连接有第一生物传感器、第二生物传感器、第三生物传感器以及第四生物传感器，所述温度漂移补偿装置包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、ADC放大芯片以及单片机，所述第一差分放大器和第二差分放大器均包括两个第一电阻以及两个第二电阻，所述第三差分放大器包括两个第三电阻以及两个第四电阻，其中：
所述第一差分运放器用于从第一生物传感器获取第一微信号并从第二生物传感器获取第二微信号，以及将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号；
所述第二差分放大器用于从第三生物传感器获取第三微信号并从第四生物传感器获取第四微信号，以及将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号；
所述第三差分放大器用于将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号；
所述ADC放大芯片包括放大电路芯片以及ADC电路芯片，所述放大电路芯片用于将所述测量特征信号通过放大电路芯片的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片；
其中，第一差分放大器的温度系数等于第二电阻的温度系数与第一电阻的温度系数的比值，第二差分放大器的温度系数与第一差分放大器的温度系数相等，第三差分放大器的温度系数等于第四电阻的温度系数与第三电阻的温度系数的比值，第一差分放大器的温度系数和第三差分放大器的温度系数的乘积与放大电路芯片的温度系数大小相等且符号相反。
进一步地，所述第一差分放大器的第一输入端连接至第一生物传感器，第一差分放大器的第二输入端连接至第二生物传感器；所述第二差分放大器的第一输入端连接至第三生物传感器，第二差分放大器的第二输入端连接至第四生物传感器；所述第一差分放大器的输出端连接至第三差分放大器的第一输入端，第二差分放大器的输出端连接至第三差分放大器的第二输入端；所述第三差分放大器的输出端连接至所述放大电路芯片的输入端，所述放大电路芯片的输出端连接至ADC电路芯片的输入端，所述ADC电路芯片的输出端连接至所述单片机。
进一步地，所述第一差分放大器还包括第一晶体三极管，第一差分放大器的其中一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第一输入端，第一差分放大器的其中另一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第二输入端，第一差分放大器的其中一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第一输入端且该第二电阻的另一端连接至第一晶体三极管的输出端，第一差分放大器的其中另一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第二输入端且该第二电阻的另一端连接至接地线。
进一步地，所述第二差分放大器还包括第一晶体三极管，第二差分放大器的其中一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第一输入端，第二差分放大器的其中另一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第二输入端，第二差分放大器的其中一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第一输入端且该第二电阻的另一端连接至第一晶体三极管的输出端，第二差分放大器的其中另一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第二输入端且该第二电阻的另一端连接至接地线。
进一步地，所述第三差分放大器还包括第二晶体三极管，其中一个第三电阻串联至第二晶体三极管的第一输入端，其中另一个第三电阻串联至第二晶体三极管的第二输入端，其中一个第四电阻的一端连接至第二晶体三极管的第一输入端且该第四电阻的另一端连接至第二晶体三极管的输出端，其中另一个第四电阻的一端连接至第二晶体三极管的第二输入端且该第四电阻的另一端连接至接地线。
进一步地，所述ADC电路芯片用于将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至所述单片机进行信号测量分析。
进一步地，所述第一生物传感器用于感测第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的第一微信号，第二生物传感器用于感测第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的第二微信号，第三生物传感器用于感测第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的第三微信号，第四生物传感器用于感测第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的第四微信号。
为实现本发明上述目的，本发明还提供了一种用于测量微信号的温度漂移补偿方法，应用于温度漂移补偿装置中，该装置连接有第一生物传感器、第二生物传感器、第三生物传感器以及第四生物传感器，所述温度漂移补偿装置包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、ADC放大芯片以及单片机，第一差分放大器和第二差分放大器均包括两个第一电阻以及两个第二电阻，第三差分放大器包括两个第三电阻以及两个第四电阻，所述ADC放大芯片包括放大电路芯片和ADC电路芯片，其中，所述用于测量微信号的温度漂移补偿方法包括如下步骤：
所述第一差分运放器从第一生物传感器获取第一微信号并从第二生物传感器获取第二微信号；
所述第一差分运放器将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号；
所述第二差分放大器从第三生物传感器获取第三微信号并从第四生物传感器获取第四微信号；
所述第二差分放大器将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号；
所述第三差分放大器将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号；
所述放大电路芯片将所述测量特征信号通过该放大电路芯片的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片；
其中，第一差分放大器的温度系数等于第二电阻的温度系数与第一电阻的温度系数的比值，第二差分放大器的温度系数与第一差分放大器的温度系数相等，第三差分放大器的温度系数等于第四电阻的温度系数与第三电阻的温度系数的比值，第一差分放大器的温度系数和第三差分放大器的温度系数的乘积与放大电路芯片的温度系数大小相等且符号相反。
进一步地，所述第一微信号是第一生物传感器感测到第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第二微信号是第二生物传感器感测到第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第三微信号是第三生物传感器感测到第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第四微信号是第四生物传感器感测到第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号。
进一步地，所述ADC放大芯片还包括ADC电路芯片，所述用于测量微信号的温度漂移补偿方法还包括步骤：所述ADC电路芯片将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至所述单片机进行信号测量分析。
相较于现有技术，本发明所述用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法采用上述技术方案，取得了如下的技术效果：通过获取四路微弱的特征电信号并通过多级差分放大器进行差分运算并进行高倍数放大得到测量特征信号，从而能够测量出微弱的特征电信号；利用多级差分放大器产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响抵消掉放大电路芯片本身产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响，从而能够消除微弱信号在高倍数放大电路进行信号放大时所遇到的温度漂移产生的信号干扰，提高测量微弱信号的准确性。
附图说明
图1是本发明用于测量微信号的温度漂移补偿装置优选实施例的电路结构示意图；
图2是本发明用于测量微信号的温度漂移补偿方法优选实施例的方法流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明用于测量微信号的温度漂移补偿装置优选实施例的电路结构示意图。在本实施例中，所述温度漂移补偿装置1包括，但不仅限于，第一差分放大器11、第二差分放大器12、第三差分放大器13、ADC(数模转换)放大芯片14以及单片机15。第一差分放大器11的第一输入端连接至第一生物传感器2，第一差分放大器11的第二输入端连接至第二生物传感器3，第二差分放大器12的第一输入端连接至第三生物传感器4，第二差分放大器12的第二输入端连接至第四生物传感器5。第一差分放大器11的输出端连接至第三差分放大器13的第一输入端，第二差分放大器12的输出端连接至第三差分放大器13的第二输入端，第三差分放大器13的输出端连接至ADC放大芯片14，所述ADC放大芯片14连接至单片机15。
所述第一生物传感器2用于从目标检测对象获取第一微信号，第二生物传感器3用于从目标检测对象获取第二微信号，第三生物传感器4用于从目标检测对象获取第三微信号，第四生物传感器5用于从目标检测对象获取第四微信号。在本实施例中，通过分别使用四种不同波长的红外光照射到目标检测对象上，因此，第一微信号是第一生物传感器2感测到第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第二微信号是第二生物传感器3感测到第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第三微信号是第三生物传感器4感测到第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第四微信号是第四生物传感器5感测到第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号。本实施例通过获取四种不同波长的红外光照射到目标检测对象上的四种微信号，并对四种微信号进行多级差分运算并放大即可测量出目标检测对象的测量特征信号。例如，需要测量人体血糖浓度时，分别使用四种不同波长的红外光照射到人体血糖测量部位(目标检测部位)，即可通过四个生物传感器分别获得四种微弱的血糖浓度电信号，再通过所述温度漂移补偿装置1进行多级差分运算并放大即可得到人体血糖浓度信号，并输出至单片机5进行后续的血糖浓度分析。
在本实施例中，第一差分放大器11和第二差分放大器12均包括两个第一电阻R1、两个第二电阻R2以及一个第一晶体三极管Q1。第一差分放大器11的其中一个第一电阻R1串联至第一晶体三极管Q1的第一输入端，第一差分放大器11的其中另一个第一电阻R1串联至第一晶体三极管Q1的第二输入端；第一差分放大器11的其中一个第二电阻R2的一端连接至第一晶体三极管Q1的第一输入端且该第二电阻R2的另一端连接至第一晶体三极管Q1的输出端，第一差分放大器11的其中另一个第二电阻R2的一端连接至第一晶体三极管Q1的第二输入端且该第二电阻R2的另一端连接至接地线。第二差分放大器12的其中一个第一电阻R1串联至第一晶体三极管Q1的第一输入端，第二差分放大器12的其中另一个第一电阻R1串联至第一晶体三极管Q1的第二输入端；第二差分放大器12的其中一个第二电阻R2的一端连接至第一晶体三极管Q1的第一输入端且该第二电阻R2的另一端连接至第一晶体三极管Q1的输出端，第二差分放大器12的其中另一个第二电阻R2的一端连接至第一晶体三极管Q1的第二输入端且该第二电阻R2的另一端连接至接地线。
第一差分运放器11用于从第一生物传感器2获取第一微信号并从第二生物传感器3获取第二微信号，以及将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器11的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号。所述第二差分放大器12用于从第三生物传感器4获取第三微信号并从第四生物传感器5获取第四微信号，以及将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器12的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号。第一差分放大器11的放大倍数等于第一差分放大器11中的第二电阻R2和第一电阻R1的电阻值的比值，第二差分放大器12的放大倍数与第一差分放大器11的放大倍数相等。
在本实施例中，第一差分放大器11的温度系数K1由第一差分放大器11中的第二电阻R2和第一电阻R1的温度系数确定。可以理解，所述某一个电阻的温度系数是指当温度改变1℃时该电阻的电阻值的相对变化值，单位为ppm/℃。例如，第一电阻R1的温度系数表示为QCR1＝ΔR1/R1·ΔT，第二电阻R2的温度系数表示为QCR2＝ΔR2/R2·ΔT，其中，QCR1为第一电阻R1的温度系数，QCR2为第二电阻R2的温度系数，ΔT为温度变化值，ΔR1是指在温度变化下第一电阻R1的电阻变化值，ΔR2是指在温度变化下第二电阻R2的电阻变化值，/代表除法运算，·代表乘法运算。在实际应用时，温度系数通常采用平均温度系数，且有负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下电阻只会发生突变的临界温度系数。所述第一差分放大器11的温度系数K1等于第二电阻R2的温度系数QCR2与第一电阻R1的温度系数QCR1的比值，即：K1＝QCR2/QCR1。所述第二差分放大器12的温度系数与第一差分放大器11的温度系数相等。
在本实施例中，第三差分放大器13包括两个第三电阻R3、两个第四电阻R4以及一个第二晶体三极管Q2。第三差分放大器13的其中一个第三电阻R3串联至第二晶体三极管Q2的第一输入端，其中另一个第三电阻R3串联至第二晶体三极管Q2的第二输入端；第三差分放大器13的其中一个第四电阻R4的一端连接至第二晶体三极管Q2的第一输入端且该第四电阻R4的另一端连接至第二晶体三极管Q2的输出端，其中另一个第四电阻R4的一端连接至第二晶体三极管Q2的第二输入端且该第四电阻R4的另一端连接至接地线。
所述第三差分放大器13用于将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器13的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号。在本实施例中，所述第三差分放大器13的放大倍数等于第三差分放大器13中的第四电阻R4和第三电阻R3的电阻值的比值。所述第三差分放大器13的温度系数K2由第三差分放大器13中的第四电阻R4和第三电阻R3的温度系数确定。例如，第三电阻R3的温度系数表示为QCR3＝ΔR3/R3·ΔT，第四电阻R4的温度系数表示为QCR4＝ΔR4/R4·ΔT，其中，QCR3为第三电阻R3的温度系数，QCR4为第四电阻R4的温度系数，ΔT为温度变化值，ΔR3是指在温度变化下第三电阻R3的电阻变化值，ΔR4是指在温度变化下第四电阻R4的电阻变化值，/代表除法运算，·代表乘法运算。所述第三差分放大器13的温度系数K2等于第四电阻R4的温度系数QCR4与第三电阻R3的温度系数QCR3的比值，即：K2＝QCR4/QCR3。
在本实施例中，所述ADC放大芯片14包括，但不仅限于，放大电路芯片141和ADC电路芯片142。所述放大电路芯片141的输入端连接至第三差分放大器13的输出端，所述放大电路芯片141的输出端连接至ADC电路芯片142的输入端，所述ADC电路芯片142的输出端连接至所述单片机15。所述放大电路芯片141用于将所述测量特征信号通过该放大电路芯片141的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片142，该ADC电路芯片142用于将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至单片机15，以便进行后续的信号测量分析。
在本实施例中，所述放大电路芯片141为现有技术中的放大电路组成，所述ADC电路芯片142均为现有技术中的数模转换电路组成。本领域技术人员可以理解的是，所述放大电路芯片141的放大倍数为该放大电路芯片141的固有特定值，即该放大电路芯片141固有的放大属性，但在工作时会受到该放大电路芯片141的温度系数K3产生温度漂移的影响。所述放大电路芯片141的温度系数K3为该放大电路芯片141固有的温度特性，其反映该放大电路芯片141在工作温度变化的情况下造成放大电路芯片141发生温度漂移的严重程度。所述放大电路芯片141随着工作温度变化会产生温度漂移现象对测量特征信号产生信号干扰，从而导致测量特征信号被淹没在干扰信号之中，因此无法准确地测量出测量特征信号。在本实施例中，通过确定第一差分放大器11和第二差分放大器12中的第一电阻R1和第二电阻R2的温度系数，以及通过确定第三差分放大器13中的第三电阻R3和第四电阻R4的温度系数，使得第一差分放大器11的温度系数K1和第三差分放大器13的温度系数K2的乘积与所述放大电路芯片141的温度系数K3大小相等且符号相反，因此使得第一差分放大器11和第三差分放大器13产生的温度漂移对信号干扰的影响与放大电路芯片141产生的温度漂移对信号干扰的影响相互抵消，从而能够消除微弱信号在高倍数放大电路进行信号放大时所遇到的温度漂移产生的信号干扰，提高测量微弱信号的准确性。
为实现本发明目的，本发明还提供了一种用于测量微信号的温度漂移补偿方法，应用于如图1所示的温度漂移补偿装置1中。如图2所示，图2是本发明用于测量微信号的温度漂移补偿方法优选实施例的方法流程图。在本实施例中，所述的温度漂移补偿方法包括步骤S21至步骤S27。
步骤S21，第一差分放大器从第一生物传感器获取第一微信号并从第二生物传感器获取第二微信号；具体地，第一差分运放器11从第一生物传感器2获取第一微信号并从第二生物传感器3获取第二微信号。在本实施例中，所述第一微信号是由第一生物传感器2感测第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第二微信号是由第二生物传感器3感测第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号。
步骤S22，第一差分放大器将第一微信号和第二微信号通过第一差分运放器11的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号；具体地，第一差分运放器11将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器11的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号。所述第一差分运放器11的放大倍数等于第一差分放大器11中的第二电阻R2和第一电阻R1的电阻值的比值，并受到第一差分运放器11的温度系数K1产生温度漂移的影响。在本实施例中，第一差分放大器11的温度系数K1由第一差分放大器11中的第二电阻R2和第一电阻R1的温度系数确定。例如，第一电阻R1的温度系数表示为QCR1＝ΔR1/R1·ΔT，第二电阻R2的温度系数表示为QCR2＝ΔR2/R2·ΔT，其中，QCR1为第一电阻R1的温度系数，QCR2为第二电阻R2的温度系数，ΔT为温度变化值，ΔR1是指在温度变化下第一电阻R1的电阻变化值，ΔR2是指在温度变化下第二电阻R2的电阻变化值，/代表除法运算，·代表乘法运算。在实际应用时，温度系数通常采用平均温度系数，且有负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下电阻只会发生突变的临界温度系数。所述第一差分放大器11的温度系数K1等于第二电阻R2的温度系数QCR2与第一电阻R1的温度系数的QCR1的比值，即：K1＝QCR2/QCR1。
步骤S23，第二差分放大器从第三生物传感器获取第三微信号并从第四生物传感器获取第四微信号；具体地，第二差分放大器12从第三生物传感器4获取第三微信号并从第四生物传感器5获取第四微信号。在本实施例中，所述第三微信号是由第三生物传感器4感测第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第四微信号是由第四生物传感器5感测第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号。
步骤S24，第二差分放大器将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号；具体地，第二差分放大器12将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器12的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号。在本实施例中，所述第二差分放大器12的放大倍数与第一差分放大器11的放大倍数相等。
步骤S25，第三差分放大器将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器的第二放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号；具体地，第三差分放大器13将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器13的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号。所述第三差分放大器13的放大倍数等于第三差分放大器13中的第四电阻R4和第三电阻R3的电阻值的比值，并受到第三差分放大器13的温度系数K2产生温度漂移的影响。在本实施例中，所述第三差分放大器13的温度系数K2由第三差分放大器13中的第四电阻R4和第三电阻R3的温度系数确定。例如，第三电阻R3的温度系数表示为QCR3＝ΔR3/R3·ΔT，第四电阻R4的温度系数表示为QCR4＝ΔR4/R4·ΔT，其中，QCR3为第三电阻R3的温度系数，QCR4为第四电阻R4的温度系数，ΔT为温度变化值，ΔR3是指在温度变化下第三电阻R3的电阻变化值，ΔR4是指在温度变化下第四电阻R4的电阻变化值，/代表除法运算，·代表乘法运算。所述第三差分放大器13的温度系数K2等于第四电阻R4的温度系数QCR4与第三电阻R3的温度系数QCR3的比值，即：K2＝QCR4/QCR3。
步骤S26，放大电路芯片将测量特征信号通过该放大电路芯片的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片；具体地，放大电路芯片141将所述测量特征信号通过该放大电路芯片141的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片142。在本实施例中，所述放大电路芯片141为现有技术中的放大电路组成，所述ADC电路芯片142为现有技术中的数模转换电路组成。本领域技术人员可以理解的是，所述放大电路芯片141的放大倍数为该放大电路芯片141的固有特定值，即该放大电路芯片141固有放大属性，但在工作时会受到该放大电路芯片141的温度系数K3产生温度漂移的影响。所述放大电路芯片141的温度系数K3为该放大电路芯片141固有的温度特性，其反映该放大电路芯片141在工作温度变化的情况下造成放大电路芯片141发生温度漂移的严重程度。所述放大电路芯片141随着工作温度变化会产生温度漂移现象对测量特征信号产生信号干扰，从而导致测量特征信号被淹没在干扰信号之中，因此无法准确地测量出测量特征信号。在本实施例中，通过确定第一差分放大器11和第二差分放大器12中的第一电阻R1和第二电阻R2的温度系数，以及通过确定第三差分放大器13中的第三电阻R3和第四电阻R4的温度系数，使得第一差分放大器11的温度系数K1和第三差分放大器13的温度系数K2的乘积与所述放大电路芯片141的温度系数K3大小相等且符号相反，因此使得第一差分放大器11和第三差分放大器13产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响与放大电路芯片141产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响相互抵消，从而能够消除微弱信号在高倍数放大电路进行信号放大时温度漂移产生的信号干扰。
步骤S27，ADC电路芯片将放大后的测量特征信号进行数模转换后输出至单片机进行信号测量分析；具体地，ADC电路芯片142将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至单片机15，以便进行后续的信号测量分析。
本发明所述用于测量微信号的温度漂移补偿装置及方法，通过获取四路微弱的特征电信号并通过多级差分放大器进行差分运算并进行高倍数放大得到测量特征信号，从而能够测量出微弱的特征电信号；利用多级差分放大器产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响抵消掉放大电路芯片本身产生的温度漂移对微弱信号干扰的影响，从而能够消除微弱信号在高倍数放大电路进行信号放大时所遇到的温度漂移产生的信号干扰，提高测量微弱信号的准确性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于测量微信号的温度漂移补偿装置，该温度漂移补偿装置连接有第一生物传感器、第二生物传感器、第三生物传感器以及第四生物传感器，其特征在于，所述温度漂移补偿装置包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、ADC放大芯片以及单片机，所述第一差分放大器和第二差分放大器均包括两个第一电阻以及两个第二电阻，所述第三差分放大器包括两个第三电阻以及两个第四电阻，其中：
所述第一差分运放器用于从第一生物传感器获取第一微信号并从第二生物传感器获取第二微信号，以及将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号；
所述第二差分放大器用于从第三生物传感器获取第三微信号并从第四生物传感器获取第四微信号，以及将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号；
所述第三差分放大器用于将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号；
所述ADC放大芯片包括放大电路芯片以及ADC电路芯片，所述放大电路芯片用于将所述测量特征信号通过放大电路芯片的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片；
其中，第一差分放大器的温度系数等于第二电阻的温度系数与第一电阻的温度系数的比值，第二差分放大器的温度系数与第一差分放大器的温度系数相等，第三差分放大器的温度系数等于第四电阻的温度系数与第三电阻的温度系数的比值，第一差分放大器的温度系数和第三差分放大器的温度系数的乘积与放大电路芯片的温度系数大小相等且符号相反。
2.如权利要求1所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于：
所述第一差分放大器的第一输入端连接至第一生物传感器，第一差分放大器的第二输入端连接至第二生物传感器；
所述第二差分放大器的第一输入端连接至第三生物传感器，第二差分放大器的第二输入端连接至第四生物传感器；
所述第一差分放大器的输出端连接至第三差分放大器的第一输入端，第二差分放大器的输出端连接至第三差分放大器的第二输入端；
所述第三差分放大器的输出端连接至所述放大电路芯片的输入端，所述放大电路芯片的输出端连接至ADC电路芯片的输入端，所述ADC电路芯片的输出端连接至所述单片机。
3.如权利要求1所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于，所述第一差分放大器还包括第一晶体三极管，第一差分放大器的其中一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第一输入端，第一差分放大器的其中另一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第二输入端，第一差分放大器的其中一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第一输入端且该第二电阻的另一端连接至第一晶体三极管的输出端，第一差分放大器的其中另一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第二输入端且该第二电阻的另一端连接至接地线。
4.如权利要求1所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于，所述第二差分放大器还包括第一晶体三极管，第二差分放大器的其中一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第一输入端，第二差分放大器的其中另一个第一电阻串联至第一晶体三极管的第二输入端，第二差分放大器的其中一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第一输入端且该第二电阻的另一端连接至第一晶体三极管的输出端，第二差分放大器的其中另一个第二电阻的一端连接至第一晶体三极管的第二输入端且另该第二电阻的一端连接至接地线。
5.如权利要求1所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于，所述第三差分放大器还包括第二晶体三极管，其中一个第三电阻串联至第二晶体三极管的第一输入端，其中另一个第三电阻串联至第二晶体三极管的第二输入端，其中一个第四电阻的一端连接至第二晶体三极管的第一输入端且该第四电阻的另一端连接至第二晶体三极管的输出端，其中另一个第四电阻的一端连接至第二晶体三极管的第二输入端且该第四电阻的另一端连接至接地线。
6.如权利要求1所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于，所述ADC电路芯片用于将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至所述单片机进行信号测量分析。
7.如权利要求1至6任一项所述的用于测量微信号的温度漂移补偿装置，其特征在于，所述第一生物传感器用于感测第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的第一微信号，第二生物传感器用于感测第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的第二微信号，第三生物传感器用于感测第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的第三微信号，第四生物传感器用于感测第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的第四微信号。
8.一种用于测量微信号的温度漂移补偿方法，应用于温度漂移补偿装置中，该温度漂移补偿装置连接有第一生物传感器、第二生物传感器、第三生物传感器以及第四生物传感器，其特征在于，所述温度漂移补偿装置包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、ADC放大芯片以及单片机，第一差分放大器和第二差分放大器均包括两个第一电阻以及两个第二电阻，第三差分放大器包括两个第三电阻以及两个第四电阻，所述ADC放大芯片包括放大电路芯片和ADC电路芯片，其中，所述用于测量微信号的温度漂移补偿方法包括如下步骤：
所述第一差分运放器从第一生物传感器获取第一微信号并从第二生物传感器获取第二微信号；
所述第一差分运放器将第一微信号和第二微信号通过该第一差分运放器的放大倍数进行差分运算并放大得到第一差分信号；
所述第二差分放大器从第三生物传感器获取第三微信号并从第四生物传感器获取第四微信号；
所述第二差分放大器将第三微信号和第四微信号通过该第二差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到第二差分信号；
所述第三差分放大器将第一差分信号和第二差分信号通过该第三差分放大器的放大倍数进行差分运算并放大得到测量特征信号；
所述放大电路芯片将所述测量特征信号通过该放大电路芯片的放大倍数进行信号放大后输出至ADC电路芯片；
其中，第一差分放大器的温度系数等于第二电阻的温度系数与第一电阻的温度系数的比值，第二差分放大器的温度系数与第一差分放大器的温度系数相等，第三差分放大器的温度系数等于第四电阻的温度系数与第三电阻的温度系数的比值，第一差分放大器的温度系数和第三差分放大器的温度系数的乘积与放大电路芯片的温度系数大小相等且符号相反。
9.如权利要求8所述的用于测量微信号的温度漂移补偿方法，其特征在于，所述第一微信号是第一生物传感器感测到第一波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第二微信号是第二生物传感器感测到第二波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第三微信号是第三生物传感器感测到第三波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号，第四微信号是第四生物传感器感测到第四波长红外光照射在目标检测对象上产生的特征电信号。
10.如权利要求8或9所述的用于测量微信号的温度漂移补偿方法，其特征在于，所述ADC放大芯片还包括ADC电路芯片，所述用于测量微信号的温度漂移补偿方法还包括步骤：
所述ADC电路芯片将放大后的测量特征信号进行数模转换并输出至所述单片机进行信号测量分析。
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